Проектирование спецоборудования КПЭ

 

Содержание

ВВЕДЕНИЕ…………..……………………….…………………………………..

1. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ “Лопатка направляющая I ступень”………………………………………..………………………………….
2. КОМПОНОВКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ УСТАНОВОК………………. 
3. СТАНОК ЭХО-2М …………………………….................................................
4. УСЛОВИЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ………………………………………………………..
5. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ПРИВОДЫ ПОДАЧИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ СТАНКОВ…………………………………………..

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………….………………………………………..

Приложение…..……………………………………………………………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

В связи с общим  повышением требований к точности и  качеству поверхности деталей, применяемых  в современном машиностроении и  авиадвигателестроении, существует необходимость  в изыскании новых способов обработки, обеспечивающих постоянно возрастающие требования к качеству продукции.

Проектирование  новых поколений ГТД сопровождается ужесточением требований к геометрии  проточной части лопаток турбин и компрессоров, увеличением сложности  их формы, повышением требований к качеству поверхности, что приводит к необходимости решения новых технологических задач, разработки и создания соответствующего оборудования

Также следует отметить, что лопатки современных ГТД  выполняются из труднообрабатываемых резанием материалов (высокопрочные, жаропрочные, титановые, а также новые сплавы и стали с повышенными физико-химическими свойствами), что приводит к неоправданно высокой трудоёмкости их изготовления.

Электрохимические методы обработки составляют одно из важнейших направлений технического прогресса в технологии современного машиностроения и приборостроения.

Физическая  сущность и специфические особенности  электрохимической обработки обеспечивают по сравнению с механической и  электрофизической (электроэрозионной, электроэрозионно-химической и др.) обработкой, во-первых, отсутствие изменённого слоя на обработанной поверхности, а, во-вторых, отсутствие износа инструмента при нормальном течении процесса обработки.

В основе механизма съёма  материала при ЭХО лежит процесс высокоскоростного анодного растворения, протекающий на электроде-заготовке, подключенной к положительному полюсу источника питания, тогда как электрод-инструмент, форма которого копируется на электроде-заготовке, подключён к отрицательному полюсу источника питания. При этом через межэлектродный промежуток (МЭП) прокачивается электролит. Широкие технологические возможности метода определили перспективность его применения в производстве разнообразных изделий современной техники.

Успех промышленного  использования электрохимической обработки непосредственно зависит от совершенства применяемого оборудования.

В данной работе рассмотрена  деталь “Лопатка направляющая I ступень”, проведен анализ приспособления и предложены некоторые рекомендации по ее модернизации.

1.ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ  “Лопатка направляющая I ступень“

Лопатка I ст. служит для сжатия воздуха в компрессоре и направления потока воздуха на рабочие лопатки ротора первой ступени под расчетным углом атаки. Лопатка состоит из профильной части, двух полок (верхней и нижней). Верхняя полка имеет два выступа, по которым происходит установка лопаток в паз корпуса КНД (Ø876g6 и Ø862g6).

Нижняя полка  лопатки имеет 2 паза (3,15Н12), по которым  устанавливается кольцо уплотнительное первой ступени, с помощью которого производится обеспечение радиальных зазоров между направляющим аппаратом и ротором КНР. На кольцо наносят мягко срабатываемые покрытия (алюминий, нитрид бора).

Профиль пера представляет из себя каркасную поверхность, т.е. координаты сечений, находящиеся на определенном расстоянии друг от друга, рассчитываются по наработанным методикам для обеспечения необходимого направления потока воздуха на рабочие лопатки ротора второй ступени. Одна из важнейших задач механической обработки - обеспечение плавного перехода профиля от сечения к сечению. Толщина и хорда профилей - переменные по высоте пера лопатки с уменьшением к нижней полке. Количество сечений-10 (контролируемых-8).

В комплекс лопаток  входят две так называемые “разъемные лопатки”, имеющие шип на нижней полке. Шип служит для фиксации внутренних полуколец от поворота.

Условия, в которых  работает лопатка первой ступени:

1. Рабочая среда - окружающая атмосфера;
2. Температура – до 250°С;
3. Давление-1,5атм.;
4. Вибрационные знакопеременные нагрузки.

Материал, из которого изготавливается детали - титановый сплав ВТ6 ОСТ90006-86. Титан обеспечивает необходимую прочность при небольшом удельном весе при вышеуказанных рабочих условиях.

Лопатки первой ступени устанавливаются в корпус компрессор низкого давления не штучно, а в виде секторов. Сборка лопаток в секторы необходима для резкого сокращения количества контактируемых поверхностей в окружном направлении и, как следствие, уменьшение наклепа на них в процессе эксплуатации. Секторы включают в себя 8-9 лопаток, соединенных между собой неразъемным паянным соединением. Для обеспечения прочности соединения к наружным поверхностям верхних и нижних полок припаиваются пластины. Окончательная обработка секторов (точение лопаток на станках с ЧПУ) производиться после пайки для устранения неизбежно возникающих короблений и поводок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. КОМПОНОВКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Установка для  электрохимической размерной обработки  состоит из обрабатывающего станка, системы циркуляции электролита, источника электрического питания, системы контроля и управления процессом.

Обрабатывающий станок является той частью установки, конструкция  которой наиболее тесно связана  с ее технологическим назначением. Это обстоятельство обусловило большое  многообразие электрохимических станков. В общем случае станок представляет собой конструкцию, в которой на общей станице размещаются приводы и механизмы для осуществления кинематики обработки; устройство для установки катода и заготовки; рабочая камера с устройством для подвода электропитания, подачи и отвода электролита, подключения вентиляции; элементы системы управления, контроля и регулирования параметров процесса обработки.

Система циркуляции и стабилизации параметров электролита в ее наиболее полном виде включает в себя следующие элементы: баки, агрегаты нагнетания, устройства для очистки электролита от шлама, теплообменные устройства, компрессор, приборы для контроля, регулирования и стабилизации первичных параметров электролита, трубопроводы. Система электролита в отдельных случаях оформляется в виде единой конструкции, размещенной автономно или объединенной с обрабатывающим станком, что представляет значительное преимущества при использовании производственных площадей. Однако удобства обслуживания заставляют предусматривать в большинстве электрохимических установок раздельное расположение основных элементов системы (баков, насосных агрегатов, центрифуг и др.).

Источник электрического питания обеспечивает снабжение  установки постоянным или импульсным током и содержит целый ряд дополнительных устройств (для регулирования и стабилизации напряжения, ограничения силы тока, предохранения от коротких замыканий и др.).

Система контроля и управления процессом электрохимической  установки объединяет устройства, рассчитанные на выполнение разнообразных функций: управление рабочим циклом установки; регулирование и регистрация  геометрических, кинематических, электрических  и гидравлических параметрах процесса; стабилизация кинематических, электрических и гидравлических параметрах процесса; контроль и предупреждение нарушений нормальной работы установки.

 

 

3. СТАНОК ЭХО-2М

ЭХО-2М - станок для размерной электрохимической  обработки пера турбинных и компрессорных лопаток, позволяет одновременно обрабатывать и спинку и корыто пера лопатки. Имеет горизонтальную компоновку привода.

Техническая характеристика станка ЭХО-2М

Наибольшая  длина пера обрабатываемого изделия 150-300мм;

Длина хода электродов 20мм;

Установочная  скорость перемещения электродов 8 мм/мин;

Частота вибрации электродов 0 пер/сек;

Максимальный  рабочий ток 10000 A;

Рабочее напряжение8-18 В;

Объем баков  электролита 1,7 м³;

Рабочее давление электролита 4-6,5 гкс/см³;

Габаритные размеры станка:

Длина 1330 мм;

Ширина1180мм;

Высота1960мм;

Масса 1600 кг;

Точность обработки  по профилю 0,3-0,5 мм;

Скорость рабочей  подачи 0,2-1,0 мм/мин;

Количество  электродов 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. УСЛОВИЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ

Даже в идеальных  условиях не всегда возможно четкое определение  профиля обрабатываемой полости. В  условиях же реальной ЭХО достижение заданных геометрических характеристик  заготовки значительно осложнено  целым рядом сопутствующих процессу явлений, которые обуславливают неопределенность границ электрического поля. Эта неопределенность исключает возможность целенаправленного воздействия инструмента на обрабатываемую поверхность на тех участках, на которых в данный момент времени необходимо удалить металл для приближения Fa к эквидистанте Fн.

Очевидно, что  в первую очередь следует определить такие участки, или иначе определить направление или зоны преимущественного  съема обрабатываемого материала. Это можно считать первым условием повышения точности размерной ЭХО. Наиболее достоверно эти направления могут быть определены с помощью касания электродов. Из первого условия логически вытекает требование обеспечения самого преимущественного съема материала в указанных направлениях. Это требование можно сформулировать как второе условие повышения точности электрохимического формообразования: обеспечение локализации съема в установленных направлениях или зонах.

И наконец, для  управления массопереносом по выбранным  направлениям необходимо соблюдение третьего условия повышения точности размерной ЭХО: обеспечение четкости дозирования величины съема в заданном направлении или зоне обработки.

Технологически  выполнение первого условия в  большинстве случаев сводиться  к определению зон наибольшего  сближения катода и обрабатываемой поверхности. При получении такой информации касанием электродов очевидна необходимость периодически прекращать подвод энергии ЭХЯ. Если используются другие средства контроля МЭЗ, то и в этих случаях целесообразно прерывать процесс обработки во избежание изменения положения анодной поверхности в период контроля.

Второе условие  технологичности может быть обеспечено такими путями, которые интенсифицируют  съем металла на участках анодной  поверхности, наиболее близко расположенных  к катоду. Среди подобных технологических средств известны следующие: пассивирующие электролиты; газожидкостные рабочие среды; секционные катоды, с помощью которых напряжение U может быть приложено к требуемой зоне МЭП.

Использование импульсного технологического напряжения также усиливает локализацию съема, но лишь в определенных условиях, например в сочетании с малыми (0,05 и менее) межэлектродными зазорами. В то же время некоторые другие приемы повышения точности формообразования без импульсного тока становятся малоэффективными, в частности ЭХО с помощью неподвижного катода теряют свои преимущества по пере увеличения длительности обработки в каждом цикле.

Третье условие  повышения точности электрохимического формообразования предполагает уменьшение потерь энергии, которые могут привести к нарушению условий первичного распределения тока на обрабатываемой поверхности. Эти потери могут быть обусловлены: поляризацией электродов, увеличением электролита и протекающими одновременно с анодным растворением побочными реакциями. Весьма эффективно уменьшение потерь энергии достигается путем применения коротких импульсов технологического напряжения с малой длительностью переднего фронта. Обеспечение при этом высоких мгновенных плотностей тока создает предпосылки для исключения случаев пассивации анодной поверхности и обусловленных этой пассивацией коротких замыканий электродов.

Рассмотрение  технологических средств выполнения условий повышения точности размерной  ЭХО позволяет сделать определенные обобщения.

Во-первых, повышение  точности сопряжено с необходимостью систематического прерывания или изменения отдельных параметров процесса во времени и в пространстве

Во-вторых, технологическая  реализация путей повышения точности электрохимического формообразования в той или иной степени зависит  от возможности работы на минимальных межэлектродных зазорах.